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我很好奇,为什么地球上的大部分生物结构都是左右对称的?
水平浅,大道理说不出来,只知道,不对称才是从形看,就太难看,大丑,运动不便。比仿,象人的眼都长在一边,耳朵长一边,脚手一边大一边小,走路走不了,只能打圈圈,你说美或是丑呢?怎么能自食其力呢?这也是大自然赋予的对称作的恒定律,是无法改变的。
按照热力学第二定律,自然界演变的过程似乎应该是,从复杂结构转化到均匀结构的过程,然而生物的演化却是反其道而行之,生物的演化从最初的单细胞演化到高级的动植物,结构越来越复杂。道家所谓,道生一,一生二,二生三,三生万物。这个一变成二的过程就是生物演化的规律。一生二不是简单的***,而是遵循了对称性的原则。高等动物的对称性尤其明显,眼睛、鼻子、耳朵、肾脏、胳膊、腿都是如此。为什么会这样?有的认为是由于引力对称造成的,也有的认为是由于静电力造成的。但是这两种力都是中心对称,而生物对称是轴对称。磁对称似乎有点儿轴对称的意思,那么地球上有磁场是不是影响了生物的产生和演化。或者生物对称是这几种力合力的结果。
这个问题问得很好,的确如此,自然界绝大多数生物都是左右对称结构。为什么如此,我想主要有以下两个原因。
一,对称结构具有更好的身体功能性和环境适应性。
举个例子,大部分生物都有一双左右对称的眼睛,因为只有一只眼睛的话就只能确定物体的方向,而不能确定它的远近,我们看到的世界是立体的,是由两只眼睛的视觉差造成的,电影院的3D电影也是应用的视差原理。西方神话里有一种独眼巨人,其实它们并不可怕,只有一只眼睛的话,他们看到的世界几乎是平面的,只见外形不知远近,很难和有立体视觉的人对抗。
少一只眼睛不行,多一只眼睛像二郎神或三目童子那样也浪费,因为生物的进化过程特别讲究精简和节约,两只眼睛已经足够用,多一只眼睛会消耗更多身体***,还容易引起视觉混乱,是没有必要的。
再比如对称的四肢,这更加明显,缺一不可。如果少一条腿,或者像杨过那样断一只胳膊,行动就会很不便,生活中处处受到制约。就以人类来说,很多时候需要用双手协作才能完成某种动作,只剩一只手就丧失了这种功能。杨过放到今天就玩不了很多电脑游戏,因为他不能用一只手同时控制键盘和鼠标。
而且四肢对称对身体的平衡十分重要。左右胳膊不一样粗还没什么大问题,如果左右腿不一样长,走路就成了跛脚,行动受到很大影响。一个人跛脚或许无所谓,如果一个羚羊跛脚,很快就会被它的天敌狮子抓住消灭掉,而一只狮子跛脚,则会面临补不到猎物的绝境,这是相当致命的。
生物结构的对称,肯定不是上帝安排的,也不是某种更高级的智慧设计的,其只与生物自身与环境的相互作用有关,与生物种群的进化有关。
一,植物的结构是不是对称,在科学界好像没有定论,至少陆地上的植物枝叶的看似对称,与植物生长必须保持一定平衡有关,与自身要求的尽可能多接受阳关有关,所以,对于植物结构是不是对称,为什么对称,可以不去考虑——毕竟,只要能够屹立不倒,顺利生长,七扭八歪不对称的植物比比皆是。 (35亿年前细菌化石)
二,动物中也不是所有物种都对称。原核生物—— 比如蓝藻类细菌、革兰氏阴性菌和阳性菌、紫细菌和古细菌等等,就都不对称。真核单细胞生物——比如变形虫、微孢子虫、黏菌、沟鞭藻、纤毛虫、鞭毛虫等等也不对称。动物的对称性,是从多细胞生物开始的。
三,约9亿年前,一些真核单细胞生物进化成了多细胞生物。分子生物学可以清晰地解释这种进化何以发生及如何发生。最开始的多细胞生物的结构仍然不是对称的,比如现在仍然活着的扁盘动物。在其之后的海绵(海绵动物门)已经开始出现对称趋势。
四,这种变化,大约发生于6.5亿年前。海绵动物中,演化出了腔肠动物,包括棘胞亚门和栉水母动物门,它们都具有了“放射(辐射)性对称”的形态,其胚胎具有两个细胞层——外胚层和内胚层,被称为双胚层。 五,再往后,从放射性对称动物中,进化出来了“两侧对称类”动物。这一类动物,不仅左右两侧对称,而且分出了腹背。但这不是关键,最主要的,是这一类动物有了第三个胚层——中间层,它们是三胚层。
六,不论是放射性对称还是两侧对称类,它们的这种进化,都更有利于动物自身的活动——游泳和在水底爬行;也更便于它们的觅食和新陈代谢。早期的这两类动物都是软体,都生活在海里和其他水域。从保护自我、摄取更充足营养角度说,都大大前进了一步。 七,作为两侧对称类动物,其优势更加明显。它们强壮的中胚层肌肉片的蠕动收缩,使其可以穿过较软的物体;当自身充满液体时,通过体壁上的肌肉挤压体内的腔,可形成推进方式;身体组织间的血液,充当了所需液体的角色。这种水压系统由体壁肌肉和体腔组成,被称为体腔,提供了蠕动行走所需要的动力。
八,继续往后,从两侧对称类动物中分化出两个种系——原口动物和后口动物。原口动物,是由胚胎发育原肠胚阶段的胚孔发育成口,并在原肠胚的囊处重新形成了肛;后口动物,则新形成开放口,胚孔则变成了肛。原口动物与后口动物的分化是动物一个很基本的分化——原口动物包括了环节动物、软体动物、节肢动物以及一些较小的动物门;后口动物则包括了棘皮动物、脊索动物(含脊椎动物)和三个小的动物门。 (图中a为原口动物的卵裂;b为后口动物的卵裂)
九,分子生物学同样对上述的动物进化给出了清晰的解释。绝大多数原口动物受精卵的发育是螺旋形卵裂过程。在这种卵裂中,细胞分裂的平面与胚胎的垂直轴形成了对角。后口动物则是放射形卵裂。不过有些原口动物(比如半索动物)在发育中也是放射形卵裂。大多数原口动物卵的卵裂是限定的,就是说,从一开始就决定了合子中每一部分的功能。相反,在大多数后口动物中,卵裂是非限定的,就是说,早期卵裂产生的细胞保持着发育成一个完整胚胎的能力。鸟类和哺乳类动物,都是由后口动物发展而来的。
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